DE1924035A1

DE1924035A1 - Elektrische Maschine,insbesondere Turbogenerator,mit direkt gekuehlten Staenderwicklungsstaeben

Info

Publication number: DE1924035A1
Application number: DE19691924035
Authority: DE
Inventors: Heinrich Beermann; Buchau Dipl-Ing Erhard; Duffert Dipl-Ing Heinrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-05-10
Filing date: 1969-05-10
Publication date: 1971-02-04
Also published as: CH519815A; NO126106B; JPS5023481B1

Description

Elektrische Maschine, insb. Turbogenerator, mit direkt gekühlten Ständerwicklungsstäben Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, insb.
Turbogenerator, mit direkt gektihlten Ständerwicklungsstäben, vorzugsweise für Flssigkeitskdhlung, bei denen zwischen jeweils einer bestimmten Anzahl von .massiven, flachen Teilleitern (Massiv teilleitern) in Richtung der Nuthöhe gesehen an der Stromleitung beteiligte Kühlrohre von rechteckigem Außenquerschnitt (Hohlteilleiter) eingelegt sind, welche im Nutbereich mit den Ma-ssivteilleitern nach dem Roebelprinzip verdrillt sind.
Eine derartige elektrische Maschine ist bekannt (deutsche Patentschrift 1 048 3359. Derartige Maschinen haben den Vorteil, daß sie insb. dann, wenn die Ständerwicklung durch eine BlüssigReit -vorzugsweise Wasser - direkt innen gekiihlt wird., bei großen lielstunden eine gute Mascbinenausnutzung gestatten, d. h., daß einer seits der nötige Edhlquerschnitt bereitgestellt wird, andererseits durch die Verdrillung nach dem Roebelprinzip bei feiner Unterteilung der Massivteilleiter die Verluste in Hinsicht auf das Nutenquerfeld kleingehalten werden können. Bei der bekannten elektrischen Maschine weisen die Kühlrohre bzw. Hohlteilleiter die gleiche Breite wie die Massivteilleiter auf, so daß sie im Nutbereich in den 360°-Umlauf der Massivteilleiter, welche in 2 Leiterebenen angeordnet sind, einbezogen sind. Es ist auch bereit bekannt (deutsche Patentschrift 1 104 049), zum Ausgleich der durch das Stirnstreufeld verursachten Verluste bei einem Zweiebenenstab der 360° -Verdrillung im Nutbereich eine weitere Verdrillung um 1800 zu überlagern, so daß die Teilleiter am Nuteintritt und Nutaustritt in bezug auf die Verdrillungsachse jeweils die entgegengesetzte Lage einnehmen.
Die erwahnte 360bzw. 5400-Verdrillung läßt sich bei Leiterstäben, die lediglich 2 radial verlaufende Teilleiterebenen besitzen, bei gutem Ausgleich relativ leicht durchführen. Im Hinblick auf die ansteigenden Maschinenleistungen - in den letzten Jahren sind Turbogeneratoren mit Einheitenleistungen von 300 bis ca. 1000 MVA im Bau - hat es sich gezeigt, daß mit Zweiebenenstäben die verlangten Leistungen bei Turbogeneratoren nicht beherrschbar sind, weil dann die Massivteilleiter sehr breit und damit die Wicklung insb. im Hinblick auf die Radialkomponenten der Streufelder vergrößerte Verluste verursachen würde. Man hat deshalb zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten infolge von radialen Streufeldern in sehr breiten Teilleitern und zur Vereinfachung der Fertigung schon Ständerwicklungsstäbe konzipiert, bei welchen in breiten Nuten zwei parallel geschaltete Leiterstäbe-, z.B. solche mit 3600 oder 54O0-Verdrillung, angeordnet sind, den ren jeder 2 Ebenen aufweist. Dabei wird jedoch durch das Streufeld zwischen den beiden Leiterstäben eine Spannung induziert, die einen Ausgleichsstrom (Schlingstrom) durch die beiden Leiterstäbe treibt. Um die hierdurch bedingten Verluste zu vermeiden, ist es auch schon bekannt, die Ständerwicklungsetäbe aus 4 Teilleiterebenen aufzubauen, bei denen die Leiter der zweiten und dritten Ebene für sich verdrillt sind, während die Leiter der ersten und der vierten Ebene um diejenigen der zweiten und dritten Ebene verdrillt sind (UsA-Patentschrift 3 280 244, schweizerische Patentschrift Nr. 412 089). Hierbei können die Teilleiter zum Zwecke der Xinilung auch als.-Hohlleiter ausgebildet sein.
Ydhrt man Jedoch alle Teilleiter als Hohlleiter aus, so ist der hydraulische Durchmesser der einzelnen Hohl leiter relativ ungünstig in jenen Fällen, wo man in- Richtung,der Nuthöhe im Hinblick auf möglichst geringe Verluste eine feine Unterteilung der Teilleiter vornehmen will; ist jedoch die Teilleiterbtohe vergrößert und damit auch der Durchflußquerschnitt, wodurch der hydraulische Durchmesser günstiger wird, dann sind die Stabverluste insb. wegen des Nutenquerfeldes unerwUnscht groß..
Es ist ferner bekannt, Ständerwicklungsstäbe als Dreiebenenstäbe auszufUhren (DAS 1 216 978), damit bei größeren Naschinenlei stungen die Teilleiterbreite kleiner als bei Zweiebenenstäben gehalten werden kann, nicht jedoch so klein wie bei einem Vierebenenstab gleicher Breite. Hierdurch sollen fUr einen gegebenen Nutquerschnitt, der für Vierebenenstäbe noch zu schmal ist, gilnstige Teilleiterabmessungen erzielt werden. Auch bei solchen Stäben würde dann, wenn man alle Teflleiter als Hohlleiter ausführt, die Leiterhöhe unerwUnscht groß werden.
Die Erfindung geht davon aus, daß aufgrund der steigenden Maschinenleistungen bei Turbogeneratoren in Zukunft solchen Ständer wicklungsstäben eine zunehmende Bedeutung zukommen wird, welche mindestens drei Teilleiterebenen aufweisen, und stellt sich die Aufgabe, bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art den Aufbau der Ständerwicklungsstäbe so zu treffen, daß - obreich die kühlrohre als Hohlteilleiter mit den Massivteilleitern gemeinsam verflochten sind - eine vereinfachte Fertigung und ein stabiler Stabaufbau erzielt werden können. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Durchflußquerschnitt des Kiihlmediums bei gegebener Hohlteilleiter- bzw. Kühlrohranzahl zu vergrößern und die Verluste des Stabes, welche durch Nutenquerfeld, radiale Streufelder im Nutbereich und durch das Stirnstreufeld bedingt sind, möglichst klein zu halten.
Die Erfindung besteht bei einer elektrischen Maschine der einngs genannten Art darin, daß die Hohlteilleiter doppelt so breit wie die ;?ssivteilleiter und jeweils zwei einander benachbarter.
!dassivteilleiter-Ebenen gemeinsam sind, daß der Stab mindestens 4 Maosivteilleiterebenen (Unterebenen) und demgemäß mindestens 2 Hohlteilleiterebenen (Hauptebenen) aufweist und daß die Hohlteilleiter durch Herüberkrdpfen zwischen den beiden Hauptebenen verdrillt sind, dagegen die Massivteilleiter durch Herüberkröpfen zwischen den - zwei benachbarten Hauptebenen angehörenden - Unterebenen derart verdrilltsind, daß jeweils zwei äußere und zwei innere Unterebenen in gesonderte Umläufe einbezogen sind. Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem in Folgendem zu sehen: '. Im Vergleich zu einem Leiterstab, welcher innerhalb jeder nsivteilleiterebene Kühlrohre gleicher Breite aufweist, ergibt sich der Vorteil, daß nunmehr weniger Kühlrohre bei gleichem Durchflußquerschnitt benötigt werden, so daß damit auch weniger Kühlrohrkröpfungen bei der Stabverdrillung auszufahren sind, was eine Vereinfachung der Fertigung mit sich bringt.
2. Der Durchflußquerschnitt der erfindungsgemäß verbreiterten Kühlrohre des Stabes ist im Vergleich zu zwei Kühlrohren gleicher Gesamtbreite und -höhe vergrößert, da zwei vertikale Trennwände entfallen können.
7. Die Kühlrohre bilden ein stabiles Stabgerüst, welche im Verein mit der durchgeführten konzentrischen Verdrillung der Massivteilleiter zu einem einzigen in sich fest zusammengefügten Stabgebilde führen. Dieses Gerüst kann noch dadurch verstärkt werden, daß die Hohlteilleiter dann, wenn sie eine wesentliche größere Höhe als die Massivteilleiter, z. B. die doppelte Höhe, aufweisen, aus einem Material geringerer Leitfähigkeit als Kupfer, insb. nicht rostendem Stahl, gefertigt werden, um die Gesamtverluste des Stabes auf ein Minimum zu reduzieren.
4. Durch die Erfindung läßt sich für einen Leiterstab mit 4 oder mehr Massivteilleiterebenen die konzentrische Verdrillung mit nur geringem Aufwand durchftihren, ohne daß sich die in ihrer Höhe vergrößerten Kühlrohre überkreuzen müßten.
5. Der erfindungsgemäße Stab lEßt sich mit sehr geringen Verlusten ausführen, und zwar in Hinsicht auf das Nutenquerfeld durch eine feine Massivteilleiter-Unterteilung in Nuthöhe gesehen, in Hinsicht auf radiale Feldkomponenten durch eine feine Unterteilung in Richtung der Leiterbreite gesehen und schließlich auch in Hinsicht auf die Stirnstreufelder durch eine einfach durchführbare 54O0-Verdrillung im Nutbereich.
Gemäß einer bevorzugten Aus£0hrungsform der Erfindung weisen die Ständerwicklungsstäbe jeweils 4 Unterebenen und 2 Hauptebenen au9 Durch diesen Stabaufbau ist bereits ein großer Leistungsbereich von murbogeneratoren zu überstreichen, da ja die Breite der Massiv- und Hohlteilleiter Jeweils entsprechend den Nutabmeesungen variiert werden kann. Wenn jedoch bei einem Ständerwicklungsstab mit 4 Massivteilleiterebenen (Unterebenen) und 2 Hauptebenen für den Fall , daß noch größere Maschinenleistungen und Nutabmessungen vorgesehen sind, die Massivteilleiter zu breit wUrden, besteht eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin, daß die Ständerwicklungestäbe jeweils 6 Unterebenen und 3 Hauptebenen aufweisen. Um den erforderlichen hydraulisehen Durchmesser der Hohlteilleiter bzw. Kühlrohre zu erzielten, ist es zweckmäßig, wenn die Höhe der Hohlteilleiter - wie an sich bekannt - ein Vielfaches derjenigen der Massivteilleiter ist.
Der hydraulische Durchmesser ist durch die Beziehung d = 4 F gegeben, worin F die Querschnittsfläche des Kanals und u den Umfang des Kanals bedeuten. Der Strömungswiderstand ist um so kleiner je größer d ist. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Höhe der Hohlteilleiter ein ganzzahliges Vielfaches n der Massivteilleiter ist (n = 2,3,4....). Auf diese Weise wird eine fUr die Verflechtung der Hohl- und Massivteilleiter besonders günstige Konfiguration erzielt, bei der die Kröpfungen gleichartig ausführbar sind und der Stabaufbau regelmäßig ist.
Bei einem Stab mit zwei oder drei Hauptebenen der Hohlteilleiter, dessen jeweilige Hohlteilleiter-Höhen zu e ein Vielfaches der jeweilige gen Massivteilleiter-Höhen ist, ergibt sich, daß der Abstand zwischen der Kröpfetelle der Jeweiligen Hohlteilleiter einerseits und der im Zuge der Verdrillung darauffolgenden oder vorangehenden Kröpfstelle der jeweiligen Nassivteilleiter andererseits entsprechend der größeren Höhe der Hohlteilleiter im Vergleich zum Abetand der aufeinanderfolgenden Kröpfstellen der Massivteilleiter vergrößert ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht ein bevorzugter Verdrillungsaufbau bei einer Maschine mit Leiterstäben, welche 3 Haupt- und 6 Unterebenen der Massiv- und Hohlteilleiter aufweisen, darin, daß innerhalb der kleinsten sich regelmäßig Uber die jeweilige Hauptebene wiederholenden Einheit aus einem Hohl-und mehreren Massivteilleitern eM Massivteilleiter vorgesehen sind, wobei eM/2 eine gerade Zahl ist, daß demgemäß die Summe der innerhalb jeder Unterebene und innerhalb der genannten kleinsten Einheit - in Nuthöhe gesehen - aufeinander folgenden Teilleiter eine ungerade Zahl ist und daß am Beginn der Verdrillungsstrecke (am Nuteingang) die drei Hauptebenen um eine oder mehrere Massivteilleiterhöhen derart gegeneinander verschoben bzw. mit ihren Hohlteilleitern gegeneinander abgetreppt sind, daß längs der Verdrillungsstrecke des gesamten Stabes die genannte kleinste Einheit in allen drei Hauptebenen regelmäßig wiederkehr und es zu keiner Massivteilleiteranhäufung zwischen den Hohlteilleitern kommt Hierbei werden die Verluste durch radiale Feldkomponenten im Nutbereich ierfindungsgemäß dann besonders klein gehalten, wenn ein solcher Stabaufbau gewählt ist, daß innerhalb jeder Unterebene die Summe aus den ssivteilleitern und den Hohlteilleitern eine ungerade Zahl ist und daß über den Verdrillungsumlauf von 3600 die Massiv-und Hohlteilleiter der beiden äußeren Hauptebenen jeweils nach dem abwechselnden Verlassen ihrer Hauptebene zunächst die mittlere Hauptebene durchlaufen, anschließend die andere äußere Hauptebene, wiederum die mittlere Hauptebene und schließlich danach zu ihrer Hauptebene zurückkehren und daß die Massiv- und Hohlteil leiter der mittleren Hauptebene nach Verlassen ihrer Hauptebene abwechselnd in die beiden äußeren Hauptebenen transponiert sind, nach Durchlaufen der jeweiligen äußeren Hauptebene gemeinsam-wiederum die mittlere Hauptebene durchlaufen, hierauf in diejenige äußere Hauptebene transponiert sind, welche sie noch nicht durchlaufen haben und schließlich zur mittleren Hauptebene zurUckkehren, wobei die Hohl-- und Massivteilleiter die mittlere Hauptebene mit einet Steigung durchlaufen, welche doppelt 8o groß ist, wie die Steigung der beiden äußeren Hauptebenen.
Zweckmäßigerweise wird bei dem erfindungsgemäßen Stab für den Fall, daß seine Hohlteilleiter eine Höhe ausweisen, die ein Vielfaches oder ganzzahliges Vielfaches derjenigen der Massivteilleiter ist, eine rechnerische und meßtechnische Ermittlung der Gesamtverluste vorgenommen, Ergibt sich hierbei, daß die Gesamtverluste dann ein Minimum sind, wenn die Hohlteilleiter aus einem Material mit geringerer Leitfähigkeit als Kupfer bestehen, dann ist es vorteilhaft9 wenn die Hohlteilleiter aus nicht rostendem Stahl gefertigt werden, da dieses Material für Kühlrohre aus mechanischen Gründen besonders geeignet ist. Sollte bei Fertigung der Hohlteilleiter aus Kupfer ihre Breite so groß sein, daß eine Versteifung erwünscht ist, ohne daß die Wandstärke vergrößert werden soll, dann ist es vorteilhaft, wenn die Hohlteilleiter in ihrem inneren einen oder mehrere Versteifungsstege aufweisen, welche die Grund- und Deckfläche der Hohlteilleiter im Abstand zueinander halten. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn ein Versteifungssteg etwa mittig innerhalb des Hohlteilleiters angeordnet ist und letzteren in zwei Längskammern aufteilt, wobei der Versteifungssteg beim Strangziehen des Hohlteilleiters in einem Arbeitsgang mit einformbar ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Abbiegen bzw.
Abkröpfen der Hohlteilleiter (Kühlrohre), mit welchem sich unerwünschte Deformationen bzw. Verengungen der Kühlrohrwand an den Biegestellen vermeiden lassen Dieses Verfahren besteht darin, daß die Hohlteilleiter vor dem Biegen mit einem leicht entfernbaren Füllmaterial ausgefüllt werden und daß nach dem Biegen das Füllmaterial wieder aus dem Inneren der Hohlteilleiter herausgespült oder -geblasea wird, wobei dieses Füllmaterial z.B. aus Korundpulver, Comeronharz oder einer Wismutlegierung mit extrem niedrigem Schmelzpunktj wie Cerrobend, besteht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Wirkungsweise werden Im folgenden ahand der mehrere Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erlautertt in welcher zeigen: Fig. 1 bis 8 einen Ständerwicklungsstab für Turbogeneratoren mit vier Unterebenen der Massivteilleiter und zwei Hauptebenen der Hohlteilleiter in schematischer Darstellung unter Fortlassung der für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlichen Teile, und zwar Fig. ' einen Querschnitt durch den Stab am Nuteintritt, Fig. 2 einen Aufriß des Stabes im Ausschnitt mit Seitenansicht der Kröpfstellen, Fig. 3 die zu Fig. 2 gehörige Draufsicht, Fig. 4 stark vereinfacht eine Gesamtansicht des Nutbereiches des Stabes von der Seite gesehen, wobei die zu den Querschnitten nach den Fig. 2, 5 und 6 gehörigen Schnittlinien A-A, B-B und C-C eingezeichnet sind, Fig. 5 und 6 Stabquerschnitte längs der Linien B-B und C-O aus Fig. 4, welche zugleich Stabquerschnitte längs der Linien B1-B1 und C1-C1 aus Fig. 6 darstellen, Fig. 7 stark vereinfacht die Gesamtansicht des Nutbereiches eines Stabes von der Seite gesehen, dessen Hohl- und Massivteilleiter nach dem Prinzip der 5400-Verdrillung transponiert sind, wobei die Schnittlinie A1-A1 gleichfalls zur Darstellung nach Fig. 1 und die Schnittlinie D1-D1 zum Querschnitt nach Fig. 8 gehört, Fig. 8 einen Stabquerschnitt längs. der Schnittlinie D1-D1 aus Fig.
7.
Fig. 9 bis 16 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem beiterstab, dessen Hohlteilleiter in drei Häuptebenen und dessen Hassivteilleiter in sechs Unterebenen angeordnet sind, und zwar zeigen Fig. 9 in einer zu Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise einen Stabquerschnitt am Nuteintritt des Stabes, Fig. 10 sinngemäß zu Fig. 4 stark vereinfacht die Seitenansicht eines Ständerwicklungsstabes innerhalb des Nutbereiches, wobei die zu den Fig. 9 sowie 11 bis 14 gehörigen Schnittlinien E-E, F-F, G-G, H-H und I-I eingezeichnet sind, Fig. 11 in eier im Vergleich zu Fig. 9 verkleinerten und stark vereinfachten Darstellung den Stabquerschnitt längs der Linie F-F aus Fig. 10.
Fig. 12 in entsprechender Darstellungsweise zu Fig. 9 einen Stabquerschnitt längs der Linie G-G aus Fig. 10, Fig. 13 in einer der Fig. 11 entsprechenden Darstellungsweise den Stabquerschnitt längs der Linie H-H aus Fig. 10.
Fig. 14 in einer den Fig. li und 13 entsprechenden Darstellungeweise den Stabquerschnitt längs der Linie I-I aus Fig. 109 wobei jedoch zur Vereinfachung lediglich die Hohlteilleiter bezeichnet sind, Fig. 15 in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellungsweise, allerdings verkleinert, eine Draufsicht auf die Staboberseite längs eines Teilstückes des Stabes beginnend am Nuteintritt, wobei das Verdrillungsprinzip nach Fig. 3, das für einen Stab mit vier Unterebenen und 2 Hauptebenen gilt, in Anwendung auf einen Leiterstab mit sechs Unterebenen und drei Hauptebenen weiter entwickelt ist, Fig. 16 in entsprechender Darstellungsweise zu Fig. 15 eine Stabverdrillung, welche zur Erzielung einer größeren Kröpfstellendichte über die Stablänge gesehen abgewandelt ist, Fig. 17 in einer der Fig. 10 entsprechenden Darstellungsweise einen Ständerwicklungsstab, dessen Hohl- und Massivteilleiter nach dem Prinzip der 540°4 -Verdrillung transponiert sind, wobei die Fig. 9, 12 und 14 zur Darstellung der Querschnitte längs der Schnittlinien E1-E1, G1-G1, I1-I1 und Kl-Kl aus Fig. 17 mitbenutzt sind-.
Fig, 18 bia 26 zeigen ein weiteres AusSUhrungsbeispiel in einer den Fig. 9 bis 17 entsprechenden Darstellungsweise, und zwar einen Standerwicklungsstab mit drei Hauptebenen seiner Hohlteilleiter und sechs Unterebenen seiner Massivteilleiter bei dem gleichfalls wie im Ausfilhrungsbeispiel nach Fig. 9 bis 17 die Hohlteileiter doppelt so hoch und doppelt so breit wie die Massivteilleiter sind, bei dem jedoch pro Hohlteilleiter statt acht lediglich vier Massivteilleiter vorgesehen sind. im einzelnen zeigen: Fig. 18 einen Stabquerschnitt am Nuteintritt, entsprechend den Querschnitten längs der Schnittlinien E2-E2 aus Fig. 19 und E3-E3 aus Fig. 26, Fig. 19 in einer Darstellungsweise gemäß Fig. 10 eine Seitenansicht des Stabes im Nutbereich, Fig. 20 in einer der Fig. ii entsprechenden Darstellungsweise einen Stabquerschnitt längs der Schnittlinie F2-F2 aus Fig. 19, Fig. 21 in einer der Fig. 12 entsprechenden Darstellungsweise einen Stabquerschnitt längs der Linie G2-G2 aus Fig. 19, Fig. 22 in einer der Fig. 13 entsprechenden Darstellungsweise einen Querschnitt längs der Linie H2-H2 aus Fig. 19, Fig. 23 in einer der Fig. 14 entsprechenden Darstellungsweise einen Stabquerschnitt längs der Linie I2-I2 aus Fig. 19, Fig. 24 in einer der Fig. 15 entsprechenden Darstellungsweise das gleiche Verdrillungsprinzip wie in Fig. 15, jedoch angepaßt an die geänderten Massiv- und Hohlteilleiterzahlen des Stabquerschnittes, Fig. 25 in einer der Fig. i6 entsprechenden Darstellungsweise das in Fig. 16 dargestellte Verdrillungsprflnzip, jedoch angepaßt an die geänderten Massiv- und Hohlteilleiterzahlen des Stabquerschnittes, Fig. 26 in einer der Fig. 17 entsprechenden Darstellungsweise, jedoch im Vergleich zu dieser Fig. in Stablängsrichtung geatreckt, eine Seitenansicht auf den Stab im Nutbereich, wobei die Teilleiter nach dem Prinzip der 5400-Verdrillung transponiert sind.
Zur Darstellung der Querschnitte längs der Linien E3-E3, F3-F3, G3-G3, 13-13 und K3-K3 sind die Fig. 18 sowie 20 bis 23 mitbenutzt.
Fig. 27 und 28 zeigen die vereinfachten, auszugsweise dargestellten Querschnitte von zwei Dreiebenenstäben mit vier Massivteilleitern pro Hohlteilleiter CFig. 27) oder mit zwei Massivteilleitern pro Hohlteilleiter (Fig. 28), bei denen die Massivteilleiter genauso breit wie die Hohlteilleiter sind und bei denen sich das erdrillunsprinzip nach den Fig. 16 und 25 sinngemäß anwenden läßt.
Fig. 29 schlieXlich zeigt in perspektivischer Darstellung im Ausschnitt einen einzelnen, als Kdhlrohr dienenden Hohlteilleiter, der zur Versteifung mit einem Mittelsteg versehen ist.
Unter einem 360°-Umlauf eines Tei1lsters wird in allen Ausfahrungsbeispielen derjenige Umlauf eines Teilleiters verstanden, der erforderlich ist, damit der betreffende Teilleiter seine ursprüngliche Position zu Beginn des Umlaufes wieder erreicht. Diese Position erreicht ein Teilleiter bei dem Stab mit vier Unterebenen und zwei Hauptebenen gemäß Fig. Ia bis 8 dann, wenn er innerhalb jeder Hauptebene jede Höhenlage eingenommen hat; er erreicht sie beiden Stäben mit drei Haupt- und sechs Unterebenen gemäß den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 9 bis 26 definitionsgemäß dann, wenn er innerhalb jeder der drei Hauptebenen jede Höhenlage eingenommen hat, wobei er die mittlere Hauptebene zweimal, jedoch mit im Vergleich zu den beiden äußeren Hauptebenen doppelter Steigung, durchläuft. Wenn man auf den Stabquerschnitt sieht, so ist die Bahn eines Teilleiters im letztgenannten Fall eine Kurve, die etwa die Form einer querliegenden Acht hat. Zwar durchlaufen die Teilleiter der Sechsebenenstäbe geometrisch gesehen jeweils 2 x 3600 bzw. 2 x 5400, jedoch ist die gewählte Definition für einen Vergleich cit den Vierebenenstäben übersichtlicher.
In den Fig. ist mit S allgemein der Oberstab oder Unterstab der Ständerwicklung einer elektrischen Hochspannungsmaschine, und zwar eines Turbogenerators, bezeichnet. Der dargestellte Stabaufbau ist allerdings grundsätzlich auch auf andere elektrische Maschinen großer Leistung, wie insb. Wasserkraftgeneratoren, anwendbar. Eine Vielzahl derartiger Ständerwicklungsober- und-unterstäbe S ist in die am inneren Umfang des Ständerblechpaketes angeordnete Nuten der elektrischen Maschine eingelegt, wobei die Stäbe an ihren beiden Enden elektrisch und kühlmittelmäßig zu der gesamten Ständerwicklung zusammengeschaltet sind. Das Ständerblechpaket wie auch die übrigen Teile der elektrischen Maschine sind - da zum Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderlich - nicht dargestellt, ebenso wie die Teilleiterisolation, die den gesamten Teilleiterverband umgebende Isolierhülse und die Schraffur in den einzelnen Schnittbildern fortgelassen ist. Bei dem dargestellten Stab S, der ein Unter- oder Oberstab sein kann, wobei je ein Unterstab und Oberstab pro Nut übereinanderliegen, sind zwischen jeweils einer bestimmten Anzahl von massiven, flachen Teilleitern, allgemein mit M bezeichnet, in Richtung der Nut höhe gesehen an der Stromleitung beteiligte Kühlrohre, allgemein mit H bezeichnet, von rechteckigem Außenquerschnitt (Hohlteilleiter) eingelegt, welche im Nutbereich N mit den Massivteilleitern N nach dem Roebelprinzip verdrillt sind. Der Stab S ist für Fliissigkeitskhlung, insb. flir WaeserkWhlung, vorgesehen, wobei das Wasser ber die nicht dargestellten Wasserkammern an einem Stabende in die Hohlteilleiter H hineingedrUckt und am anderen Stabende aus diesem entnommen wird, und wobei das Wasser innerhalb eines FldssigkeitskWhlkreielaufee, wie an sich bekannt, zirkuliert, welcher Fördereinrichtungen in Form von Pumpen, Aufbereitungsanlagen und Wärmetauscheinrichtungen aufweist.
* oder in einen im Zuge der Wicklung folgenden Stab geleitet Die Stabhöhe des Stabes S ist in Fig. 1 bis 3 durch die Strecke y und die Stabbreite durch die Strecke Z angedeutet; die Nuthöhe und Nutbreite wären wegen der Teilleiter- und Nutieolation sowie wegen erforderlicher Zwischenlagen und Keile entsprechend größen Der Abstand einer bestimmten Stabquerschnittsebene X von einer tn den I:uteintrltt gelegten O-Eber£ (identisch mit der Schnittebene A-A aus Fig. 4)ist durch die Koordinatenachse x mit den Koordinaten X11, X12 x13, X219 X22 USW angedeutet, wobei die Querschnittsebenen x lediglich für die Koordinaten x12,x22,x1,x1', X32 usw. d. h. in regelmäßigen Abständen eingezeichnet sind.
Erfindungsgemäß sind nun, wie zunächst aus den Fig. 1 bis 8 ersichtlich, die Hohlteilleiter H doppelt so breit wie die Massivteilleiter M und jeweils zwei einander benachbarten Massivteilleiterebenen I, II bzw. III, IV gemeinsam. Der Stab S weist hierbei die schon erwähnten vier Massivteilleiterebenen I bis IV (Unterebenen) und demgemäß zwei Hohlteilleiterebenen AB und CD (Hauptebenen) auf. Die Hohlteilleiter H sind durch Herüberkröpfen zwischen den beiden Hauptebenen AB und CD verdrillt. Dagegen sind die Massivteilleiter M durch Herüberkröpfen zwischen den - zwei benachbarten Hauptebenen AB, CD angehörenden - Unterebenen I-IV derart verdrillt, daß jeweils 2 äußere Unterebenen I, IV und zwei innere Unterebenen II, III in gesonderte Umläufe einbezogen sind.
Zur Verdeutlichung dessen sind in dem Querschnitt nach Fig. 1 die Massivteilleiter der Unterebene I mit al bis a8, die Massivteilleiter der Unterebene II mit bl bis b8, der Unterebene III mit cl bis c8 und der Unterebene IV mit di bis d8 bezeichnet. Die Hohlteilleiter der linken Hauptebene AB sind mit abl und ab2, die Hohlteilleiter der rechten Hauptebene CD mit cdl und cd2 bezeichnet. In diesem Ausfahrungsbeispiel ist die Höhe der Hohlteilleiter H ein ganzzahliges Vielfaches n der Höhe der Massivteilleiter M, und zwar ist n = 2. Die Verdrillung der Massivteilleiter M erfolgt, wie es insb. die Fig. 1 bis 3 zeigen, gemäß den Pfeilen 1 o, 2 o sowie 1 u und 2 u konzentrisch, wobei, wie erwähnt, die beiden inneren Unterebenen II, III gemäß Pfeilen 2 o, 2 u traneponiert werden und die beiden äußeren Unterebenen I, IV gemäß den Pfeilen 1 o, 1 u. Demgegenüber werden die Hohlteilleiter H, so wie vom Zweiebenenstab her an sich bekannt, gemäß den Pfeilen 3 o, 3 u transponiert. Die genauere Ansicht der Kröpfutellen aus Fig. 2 und 3 zeigt dles näher. Man sieht, daß zunächst der Massivteilleiter bl unter Abkröpfung in die Ebene III transponiert wird und der Massivteilleiter al hierauf in die Ebene IV, wobei er über den Massivteilleiter bl hinwegläuft und ihn überkreuzt.
Die jeweils höchsten Punkte der Kröpfstellen der Massivteilleiter bl und al liegen in den Radialebenen x11 bzw. x13. Diese höchsten Punkte sind zur Vereinfachung für alle Teilleiter in Fig. 2 eckig dargestellt, obwohl ein bogenförmiger uebergang, so wie in Fig. 3 dargestellt, vorhanden ist. Zur weiteren Vereinfachung werden im folgenden nicht mehr die Koordinaten x11, x13; x21, x23 der höchsten Punkte der Massivteilleiter-Kröpfstellen betrachtet, sondern die Koordinaten x12, x22, x32, die etwa zwischen Anfang und Ende.
der jeweiligen Doppel-Kröpfstelle der Leiter a1/b1, a2/b2, a3/b3 usw. gelegt sind. Der Stab ist durch die Ebenen X in eine Vielzahl gleich langer charakteristischer Abschnitte L* (Verdrillungsabschnitte) unterteilt. Die Abstände x12, x22 ,X32....usw. der Doppelkröpfstellen a1/b19 a2Jb2s a3/b3 .--,.. usw., der Abstand der Hohlteilleiter-Kröpfstelle abi sowie die nicht dargestellten, sinngemäß mit x2, x3 usw. zu bezeichnenden Abstände der folgenden Hohlteilleiterkröpfstellen ab2, cd2 usw. sind ganzzahlige Vielfache des Verdrillungsabschnitts L*, wie Fig. 2,3 zeigen. D. h.
beginnend am Nuteintritt ergibt sich eine Periodizität der Kröpfstellen bzw. Doppelkröpfstellen der Massivteilleiter mit L* alskleinster Periodenlänge.
Auf die im Abstand x12 von der Null-Ebene A-A (vgl. Fig. 3) liegenden Doppelkröpfstelle ai/bl folgt die Doppelkrdpfstelle a2/b2 der Massivteilleiter a2 und b2 mit dem Abstand x22. Nach Abkröpfen der zuletzt genannten Massivteilleiter a2 und b2 ist inzwischen der Hohlteilleiter ab1 bis an die Staboberfläche gewandert, so daß an der Stelle x1 (Fig. 2,3) seine Kröpfung vorgenommen wird. Auf die Kröpfstelle des Hohlteilleiters ab1 folgt eine Doppelkröpfstelle a31b3 der Massivteilleiter a3/b3 an der Stelle X32 und bei x42 die Doppelkröpfstelle a4/b4 der Massisteilleier a4/b4, hierauf bei x52 die Kröpfung der Teilleiter a5/b5 u.s.f.
Die Kröpfstellen an der Stabunterseite für die Teilleiter c89 d8, c7, d7, cd2 usw. werden sinngemäß zu Vorstehendem im gleichen Umlaufsinn an der Stabunterseite durchgeführt, Der Hohlteilleiter ab1 benötigt aufgrund der doppelten Höhe für seinen endgültigen Platzwechsel von der Ebene AB zur Ebene CD eine Strecke 2L*, welche doppelt so groß ist, wie ein Verdrillungsabschnitt L*.
Somit ist der Abstand x1 bis x32 wie dargestellt, vergrößert im Vergleich zu den Abständen x12 bis x22, x32 bis x42 U8W.
zwischen den aufeinanderfolgenden Doppelkröpfstellen. Die Kröpf-3tellen-Abbiegung des Teilleiters abl kann auch näher an der Koordinate X32 und weiter weg von der Koordinate x22 oder in der Mitte zwischen den Koordinaten 122 und 132 liegen; in jedem Falle ist der Abstand zu einer oder zu beiden Koordinaten 122, x32 vergrößert. Entsprechendes gilt für die übrigen Hohlteilleiter. Die Biegeradien der Krdpfungen und die Länge der Verdrillungsa schnitte LX sind abhängig von den jeweiligen i4aschinenabmessungen und können zur Erzielung einer möglichst einfachen Fertigung variiert werden. Wichtig ist, daß ein gleichartiger Kröpfstellenaufbau über die gesamte Stablänge - oder bei 54O0Verdrillung iber die jeweiligen Nutabschnitte des Stabes - mit gleichbleibenden Verdrillungsabschnitten L* und gleicher Steigung der Massiv-und Hohlteilleiter erhalten bleibt. Mit anderen Worten, jeder Leiterquerschnitt nimmt über die Stablänge bzw. den Umlauf von 3600 oder 5400 gesehen- jede Höhenlage innerhalb jeder Leiterebene längs gleicher Strecken ein, was die Voraussetzung für eine gute verdrillung in Hinsicht auf eine Kleinhaltung der durch das Nutenquerfeld bedingten Verluste ist. Darüber hinaus ist durch die konzentrische Verdrillung der Nassivteilleiter M erreicht, daß die durch radiale Streufeldkomponenten bedingten Verluste der Ständerwicklung sehr klein gehalten werden können. Isolierbeilagen und -keile zur Ausfüllung von Hohlräumen und zur satten Anlage des Stabes in der Nut sind schematisch bei g angedeutet (Fig. 2). In dieser Fig. sind nur die interessierenden Teilleiterkonturen eingezeichnet und die in Stabmitte zur Vereinfachung weggelassen.
Der Leiter al durchläuft gemäß der gestrichelten Linie aus Fig.4 über den 3600-Verdrillungsumlauf gesehen in beiden Hauptebenen AB, CD bzw. den Unterebenen I, IV alle Höhenlagen, und dasselbe gilt für den Massivteilleiter d8 (strichpunktierte Linie) und sinngemäß für alle übrigen Massiv- und Hohlteilleise. Die tabkonfiguration nach einem 180°-Umlauf (SchnitElinie - aus Fig ist in Fig. 5 dargestellt, das Querschnittsbild des Stabes nach einem 360°-Umlauf, d. h. am Nutaustritt gem. Schnittlinie C-C aus Fig. 4 ist in Fig. 6 dargestellt. GemäB Fig. 5 sind die Teilleiter um eine etwa durch die Mitte des Stabquerschnittes verlaufende Verdrillungsachse konzentrisch gespiegelt, während sie im Querschnittsbild nach Fig. 6 die ursprüngliche Zuordnung nach Fig.
1 (entsprechend der Schnittlinie A-A am Nuteintritt) wieder erreicht haben.
In Abwandlung der 360°-Verdrillung kann gem. Fig. 7 auch eine 5400-Verdrillung der Teilleiter ausgeführt werden, und zwar derart, daß die Hohlteilleiter H und Massivteilleiter M im Nutbereich 1I durch eine zusätzliche Drehung um 1800 insg. um 3600 + 1800 = 5400 so verdrillt sind, daß sie am Nuteintritt (Schnittebene A1-A1) und am Nutaustritt (Schnittebene D1-D1) in bezug auf die Verdrillungsachse jeweils die entgegengesetzte Lage einnehmen.
Hierbei sind die Hohl- und Massivteilleiter H, M um 1800 über das erste Viertel a1, um 180° über das zweite und dritte Viertel 2a1 und um 1800 über das vierte Viertel a1 der Nutenlänge N verdrillt.
Die neben den Schnittlinien aufgeführten Grad zahlen deuten in Fig.
7 ebenso wie in Fig. 4 an, um wieviel Grade der Umlauf in der betreffenden Schnittebene durchgeführt worden ist. Hiernach ist die Stabkonfiguration der Teilleiter nach Durchlaufen des ersten Viertels al der Nutenlänge in der Schnittebene Bl-Bl so wie in Fig. 5 dargestellt und nach Durchlaufen des zweiten und dritten Viertels der iiutenlänge 2a1 in der Schnittebene Cl-Cl eo wie in Fig. 6 dargestellt. Nach Durchlaufen des letzten Viertels al der Nutenlänge N ist das Querschnittsbild des Stabes längs der Schritt ebene D1-D1 so wie in Fig. 8 dargestellt, d. h. genauso wie nach einem 180 0-Umlauf gem. Fig. 5. Entsprechend zu Fig. 4 sind in Fig. 7 wiederum die Höhenlagen zweier diskreter Massivteilleiter al und d8 über die Nutenlänge N angedeutet (gestrichelte und strichpunktierte Linie), Erwähnt sei noch, daß die kleinste, innerhalb jeder Hauptebene sich regelmäßig wiederholende Einheit E (vgl. Fig. 15 aus Hohl- und Massivteilleitern H, Ni Dro Hohlteilleiter H acht «ssivteilleiser r' aufweist. D-es ergibt eine +e Feinunterteilung der Massivteilleiter bei puOrelchendem Kühlquerschnitt und regelmäßiger Verdrillung.
Beim AusfAhrungsbeispiel nach den Fig. 9 bis 17 weisen die Ständerwicklungsstäbe S jeweils sechs Unterebenen I bis VI der Massivteilleiter M und drei Hauptebenen AB, CD und EF der Hohlteilleiter H auf (Fig. 9). In diesem Ausführungsbeispiel ist gleichfalls die Höhe der Hohlteilleiter H ein ganzzahliges Vielfaches n der Massivteilleiter M, wobei n = 2. ober den gesamten Stabquerschnitt gesehen oder auch innerhalb der kleinsten im Stabquerschnitt sich regelmäßig wiederholenden Einheit E' sind pro Hohlteilleiter H 8 Massivteilleiter M vorgesehen ebenso wie dies bei detn Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 8 der Fall war.
Diese kleinste innerhalb åeder Hauptebene des Stabquerschnittes sich regelmäßig wiederholende Teilleiter-Einheit besteht beis»ielsweise aus dem Hohlteilleiter abl und den Massivteilleitern al bis a4 sowie bl bis b4. Innerhalb der aus den Unterebenen I bis II bestehenden ersten Hauptebene AB sind die Hohlteilleiter abl bis ab3 über die Stabhöhe regelmäßig verteilt, innerhalb der mittleren Hauptebene, umfassend die Unterebenen III und IV, die Hohlteilleiter cdl bis cd3 und innerhalb der dritten (rechten bzw. äußeren) Hauptebene EF, umfassend die Unterebenen V, VI die Hohlteilleiter efl bis ef3. Zwischen den jeweiligen Hohlteilleitern H sind angeordnet: in der Unterebene I die Massivteilleiter al bis a12, in der Unterebene II die Massivteilleiter bl bis b12, in der Unterebene.III die Massivteilleiter c7 bis c12, in der Unterebene IV die Massivteilleiter dl bis d12, in der Unterebene V die Massivteilleiter ei bis e12 und schließlich in der Unterebene VI die Massivteilleiter fl bisf12. Diese Stabkonfiguration entspricht dem Stabquersdhnitt am Nuteintritt gem.
den Schnittebenen E-E aus Fig. 10 oder El-El aus Fig. 17. Bei der Verdrillung wird nun prinzipiell wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 8 so-vorgegangen, daß die Hohlteilleiter H durch Herüberkröpfen zwischen den beiden jeweiligen Hauptebenen AB und CD bzw. EF und CD bzw. CD und AB bzw. CD und EF verdrillt sind, dagegen die Massivteilleiter M durch Herüberkröpfen zwischen den - zwei benaohbarten Hauptebenen AB-CD bzw.
CD-EF angehörenden - Unterebenen derart verdrillt sind, daß jeweils zwei äußere Unterebenen I-IV bzw. VI-III bzw. IV-I bzw.
III-VI und zwei innere Unterebenen II-III bzw. V-IV bzw. III-II bzw. IV-V in gesonderte Umläufe einbezogen sind. Dies ist durch die Pfeile 1 o bis 3 o, 1 o' bis 3 o', 1 u bis 3 u und 1 u' bis 3 u' in Fig. 8a angedeutet, wobei die Pfeile 3 o, 3 o2, 3 u, 3 u' zu den Umläufen der Hohlteilleiter H zwischen ihren jeweiligen Hauptebenen und die Pfeile 1 o, 2 o, 1 o', 2 Or, 1 u, 2 u und 1 u', 2 u' zu den Umläufen der Massivteilleiter M zwischen ihren jeweiligen Unterebenen gehören. Die Reihenfolge der Abkröpfungen der Hohl- und Massivteilleiter H, M, ausgehend von der Pos. nach Fig. 9, erfolgt in der Reihenfolge der in Kreise gesetzten Ziffern 1 bis 30, d. h. es wird zunächst Hohlteilleiter abl in die Hauptebene CD herübergekröpft, anschließend die beiden Massivteilleiter el, fl, hierauf die beiden Massivteilleiter al, bl u.s.f. Definitionsgemäß wird unter einem Verdrillungsschritt verstanden, daß von einer Hauptebenen AB oder EF oder CD eine Verdrillungseinheit in eine benachbarte Hauptebene transponiert ist, wobei diese Verdrilluagseinheit entweder aus einem Hohlteilleiter oder aus zwei, in 2 benachbarten Unterebenen nebeneinanderliegenden Massivteilleiter bestehen kann. So ist beispielsweise ein Verdrillungsschritt ausgeführt, wenn der Hohlteilleiter abl oder wenn die Massivteilleiter e1, fl in die Hauptebene CD transponiert sind.
Wie erwähnt, besteht die kleinste Einheit E' aus einem Hohlleiter, z.B. abl und aus eN= 8 Massivteilleitern, wobei eM/2 eine gerade Zahl, nämlich. 4. Demgemäß ist die Summe der innerhalb jeder Unterebene und innerhalb der genannten kleinsten Einheit E' in Nuthöhe gesehen aufeinanderfolgenden Teilleiter eine ungerade Zahl, nämlich 4 + 1 = 5. Diese ungerade Zahl eM/2 + 1 ist eine Voraussetzung dafür, daß bei einer 3600-Verdrillung (Fig.
10) alle Teilleiter jede Hauptebene durchlaufen. Eine weitere Voraussetzung ist hierfür, wie weiter unten noch erläutert, daß die Summe aus Hohl- und Massivteilleitern innerhalb jeder Unterebene eine ungerade Zahl (im vorliegenden Fall = 15) ist. Die letztgenannte Bedingung kann, wenn die kleinsten Einheiten E' über die gesamte Stablänge während der Verdrillung in allen drei Hauptebenen erhalten bleiben sollen, nur dann erfüllt sein, wenn eM/2 gerade ist und wenn die Teilleiteranzahl der kleinsten Einheit E' pro Hauptebene eine ungerade Zahl ist. Weiterhin sind, wie es Fig. 9 zeigt, am Beginn der Verdrillungsstrecke, d. h. am Nuteingang, die drei Hauptebenen AB, CD und EF um zwei Massivteilleiterhöhen bzw. um eine Hohlteilleiterhöhe derart gegeneinander verschoben oder gegeneinander abgetreppt, daß längs der Verdrillungsstrecke N (vgl. Fig. 10, 17) des gesamten Stabes die genannte kleinste Einheit E' in allen drei Hauptebenen regelmäßig wiederkehrt und es zu keiner Massivteilleiteranhäufung zwischen den'ohlteilleitern kommt. Aufgrund der erwähnten Verschiebung bzw. Abstufung ergibt sich, wie es die in Kreise gesetzten Ziffern 1 bis 30 in Verbindung mit den Fig. 11 bis 14 zeigen, daß die kleinste Einheit E' in allen Stabquerschnitten und allen hauptebenen erhalten bleibt. Mit anderen Worten: die Summe der einem Hohlteilleiter zugeordneten Massivteilleiter bleibt erhzlin, wenn auch die Bezeichnung der Massivteilleiter, die einem bestimmten liohlteilleiter zugeordnet sind, längs der Verdrillungsstrecke wechseln kann wie es Fige 11 und 13 zeigen. Der Verlauf des ;iassivteilleiters fl längs der Verdrillungsstrecke N mit einem Umlauf von 3600 ist in Fig. 9 durch die Umlauflinie v, anredeu4-et, wobei der Beginn und das Ende des Umlaufs durch die stark gezeichnete Pfeilspitze ersichtlich sind. Der ilassivteilleiter fl wird demnach zunächst von seiner Unterebene VI in die Unterebene III transponiert, durchläuft diese Unterebene von oben nach unten, wird dann in die Unterebene II gekröpft, durchläuft diese Ebene von unten nach oben, gelangt dann wieder in die Unterebene III, die er erneut von oben nach unten durchläuft und wird anschließend in seine ursprüngliche Unterebene VI transponiert, die er von unten nach oben bis zu seiner urspranglichen Lage durchläuft. In Fig. 14 ist mit der Umlauflinie v1 der zugehörige Umlauf des Hohlteilleiters abl angedeutet, der demnach von seiner Hauptebene AB in die Hauptebene CD gekröpft wird, letztere von oben nach unten durchläuft, daran anschließend die äußere Hauptebene EF von unten nach oben und dann wieder die Hauptebene CD von oben nach unten durchläuft, anschließend wird der --ohlteilleiter abl in seine ursprüngliche Hauptebene .m erpft, die er von unten nach oben bis zu seiner ursprünglichen Lage durchläuft. Einen sinngemäßen Umlauf führen die übrigen Hohl- und Massivteilleiter aus, wie in Fig. 9 durch die bogenförmigen Pfeillinien angedeutet ist. Es ergibt sich daraus, daß über den Verdrillungsumlauf von 3600 die Massiv- und Hohlteilleiter der beiden äußeren Hauptebenen AB, EF jeweils nach dem abwechselnden Verlassen ihrer Hauptebene zunächst die mittlere Hauptebene CD durchlaufen, anschließend die andere äußere Hauptebene EF bzw.
AB, wiederum die mittlere Hauptebene CD und schließlich danach zu ihrer Hauptebene AB bzw. EF zurückkehren. Demgegenüber sind die Massiv- und Hohlteilleiter der mittleren Hauptebene CD nach Verlassen ihrer Hauptebene abwechselnd in die beiden äußeren Hauptebenen AB bzw. EF transponiert, nach Durchlaufen der jeweiligen äußeren Hauptebene gemeinsam wiederum durch die mittlere Hauptebene CD geführt und hierauf in diejenige äußere Hauptebene EF bzw. AB transponiert, welche sie noch nicht durchlaufen haben.
Schließlich kehren die Teilleiter zu der mittleren Hauptebene CD zurück. Hierbei durchlaufen die Hohl- und Massivteilleiter die mittlere Hauptebene CD mit einer Steigung, welche doppelt so griaJ ist, wie die Steigung der beiden ußeren Hauptebenen AB bzw. Et Unter Steigung wird die Höhendifferenz eines Teilleiters zwiSC-¢c dem Anfang und dem Ende einer Vergleichsstrecke verstanden, wabe; für diese Vergleichsstrecke zweckmäßig der bereits definierte VerdrillunJabDhnitt Lo verwendet wird, d. h. der kleinste, regen mäßig wiederkehrende Periodenabschnitt der Verdrillungsstrecke iXi.
Dies geht näher aus den Fig. 15 und 16 hervor.
In Fig. 15 ist die Kröpfung bzw. Verdrillung der Teilleiter H, ii sinngemäß zu Fig. 3 vorgenommen, d. h. es wird längs eine VerdrillungeabfohnitEL*eine Massivteilleiterhöhe von der einen Haupt ebene in die benachbarte Hauptebene transponiert, jedoch mit dem Unterschied, daß diese Massivteilleiterhöhen abwechselnd von der linken Hauptebene AB und der rechten äußeren Hauptebene EF in die mittlere Hauptebene CD gelangen (dargestellte Oberseite des Stabes) oder aus der mittleren Hauptebene CD abwechselnd in die beiden äußeren Hauptebenen-AB, EF .gelangen (nicht dargestellte Stabunterseite). Die Höhendifferenz t h pro Verdrillungsstrecke L* beträgt demnach für die mittlere Hauptebene CD eine Massivteilleiterhöhe, während sie für die beiden äußeren Hauptebenen jeweils eine halbe Massivteilleiterhöhe beträgt. Für diese Verdrillung ist charakteristisch, daß der jeweilige Hohlteilleiter für seinen Platzwechsel im Vergleich zu den Massivteilleitern die doppelte Periodenlänge L*, nämlich 2 x L*, benötigt. - Will man eine noch größere Kröpfstellendichte erzielen, wobei jedoch trotz dem eine glatte Staboberfläche in regelmäßig über den Verdrillungsbereich N verteilten Abständen und Abschnitten erhalten bleiben soll, so ist es vorteilhaft, wenn die HöhendifferanzA längs der kleinsten Periodenlänge L* (jeweile gemessen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Massivteilleiter-Doppelkröpfstellen) bei einem Sechsebenenstab in der mittleren Hauptebene {s h2 gewählt ist und die Höhendifferenz dhl,in der jeweiligen äußeren Hauptebene längs der genannten kleinsten Periodenlänge L* gewählt ist, worin he die Höhe, eH die Hohlteilleiteranzahl und eM die Massivteilleiteranzahl k kleinsten im Stabquerschnitt sich über die jeweilige Hauptebene regelmäßig wiederholenden Einheit E' aus Hohl- und Massivteilleiter ist und h>( die Höhe eines der untereinander gleich hohen und gleich breiten Massivteilleiter ist. Die genannten Formeln lassen sich auch in normierter Form anschreiben, derart, daß sich die Höhendifferenz in Vielfachen der Massivteilleiterhöhe ergibt, und zwar wie folgt: /\h* und Ah1* bzw. Ah2* sind danach die normierten Höhendifferenzen und ZM ist die Ersatzmassivteilleiterzahl, die angibt, wieviel Massivteilleiterhöhen in Nuthöhe gesehen pro Unterebene innerhalb einer kleinsten Einheit aufeinander folgen.
Fig. 16 zeigt eine gemäß den vorstehenden Bemessungsregeln ausgeführte Verdrillung, bei welcher der jeweilige Hohlteilleiter für seinen Platzwechsel von der einen Hauptebene zur anderen Hauptebene genauso wie die Massivteilleiter nur eine kleinste Periodenlänge L* benötigt. Durch die strichpunktierten Schnittlinien ist die Stablänge genauso wie in Fig. -15 in aufeinander folgende nd pnter sich gleich 1aN Abschr'tte bZW kleinste PerIodenlängen L* unterteilt. Im linken Teil der Fig. 16 ist neben die jeweilige Schnittlinie angeschrieben, um wieviel Massivteilleiterhöhen Summe /zäh* die mittlere Ebene abgefallen ist. Nach der ersten Periodenlänge beträgt der Abfall 1-,2, nach der zweiten Periodenlänge L* 2,4,nach der dritten 3,6, nach der vierten 4,8 und nach der fünften 6,0 Massivteilleiterhöhen. Da jedoch nach fünf Periodenlängen L* auch gerade sechs Massivteilleiterhöhen in die mittlere Hauptebene transponiert sind, wovon man sich durch Abzählen leicht überzeugen kann, so ist wieder eine glatte Staboberfläche erzielt, und zwar gerade dann, wenn eine kleinste Einheit E in die mittlere Hauptebene transponiert ist. Hieran anschließend kann die Verdrillung unter Bildung der nächsten kleinsten Einheit E' in der mittleren Hauptebene mit den normierten Höhendifferenzen 7,2-8,4-9,6-10,8 und 12,0 durchgeführt werden n.s.f.
Im Vergleich zur Verdrillung nach Fig. 15 ergibt sich, wie ersichtlich, eine größere Kröpfstellendichte, die dann, wenn kleinere Stablängen vorhanden sind, von Vorteil sein kann. Die vorstehend angegebenen Bemessungeregeln für die Höhendifferenz ß h bzw. die normierte Höhendifferenz ß h* gelten sinngemäß auch für einen Vierebenenstab, wobei dann selbstverständlich die Steigung innerhalb jeder Hauptebene gleich ist. Auch bei einem Vierebenenstab kann eine auf diese Weise erzielbare Vergrößerung der Kröpfstellendichte von Vorteil sein. Aus Vorstehendem ergibt sich, daß gem. Fig. 16 eine glatte Staboberfläche immer dann erzielt wird, wenn t= 5 . m Verdrillungsschritte ausgeführt sind, wobei m = 1,?, 7.usw. sein muß. Wie man sich leicht überzeugen kann, sind nach usführung des 3600-Umlaufs gem. Fig. 14 tn 90 Verdrillungs schritte für den jeweiligen Leiter ausgeführt worden; nach AUsführung eines 1800-Umlaufs gem. Fig. 12 t = 45 Verdrillungeschrit te. FUr Fig. 11 und 13 läßt sich eine einzige Größe für t und dem entsprechend eine einzige Grad zahl für den ausgeführten Umlauf nicht angeben, da dort die Teilleiter, je nachdem in welcher Haut ebene sie eich befinden, verschieden große Umläufe durchgeführt haben. Dies geht aus Fig. 10 näher hervor, wo für den Hohlteilleiter abl und die Massivteilleiter e12, f12 durch gestrichelte bzw. strichpunktierte Linien die relative Höhen lage abhängig von einer in Stablängsrichtung wandernden Koordinate angegeben ist.
Der Hohlteilleiter abl durchläuft demnach zunächst die mittlere Hauptebene CD mit großer Steigung und hieran anschließend die Hauptebene EP mit halb so großer Steigung, während dies für die Eassivteilleitsr e12, f12 in uselehrter Reihenfolge der Fall ist. In der 1800-Umlaufebene G-G haben jedoch sowohl der Hohlteil leiter abl als auch die Massivteilleiter e12, f12 den gleichen Umlauf von definitions gemäß 180° ausgeführt, und ebenso haben die genannten Teilleiter in der Schnittebene I-I alle einen 360°-Umlauf ausgeführt. Entsprechendes gilt für alle übrigen Teilleiter.
Nach Ausführung des 180°-Umlaufs gem. Fig. 12 nehmen die in den beiden äußeren Hauptebenen AB, EF angeordneten Hohlteilleiter eine im Vergleich zur 00-Stellung um die vertikale Stabsymmetrieachse gespiegelte Lage ein.
Auch das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 bis 16 ist in Abwandlung für eine 540°-Verdrillung geeignet. Sinngemäß zu der Darstellung nach Fig. 7 sind in Fig. 17 die Verläufe dreier diskreter Teilleiter über die Nutenlänge in ihrer relativen Höhenlage eingezeichnet, und zwar für den Hohlteilleiter ab1 und die Massivteilleiter e12, fi2. Auch hierbei sind wiederum durch eine zusätzliche Drehung um 1800 die Hohl- und Massivteilleiter H, M insg. um 7600 + 1800 = 5400 so verdrillt, daß eie LT uteintritt (Schnittebene E1-E1) und am Nutaustritt (Schnittebene X^-K1) in bezug auf folie Verdrillungsachse jeweils die entgegengesetzte Laze einnehmen, wobei die Hohl- und Massivteilleiter um 1800 über das erste Viertel al, um 180° über das zweite und dritte Viertel 2a1 und um 180 über das vierte Viertel a1 der Nutenlänge verdrillt sind. Die Stabkonfiguration in den Schnittebenen E1-E1, G1-G1, I1-I1 und K1-K1 ist aus den Fig 9, 12, 14 und wiederum 12 ersichtlich. Daraus geht auch hervor, daß die Hohl- und Massiv teilleiter H, M im Anschluß an ihren 360°-Umlauf den zusätzlichen 1800-Umlauf entsprechend ihrem ersten 1800-Umlauf ausführen. D.h.
die Hohl- und Massivteilleiter der beiden äußeren Hauptebenen AB, EF durchlaufen nach Verlassen ihrer jeweiligen Hauptebene zunächst die mittlere Hauptebene CD und sind-hierauf in die jeweils andere Hauptebene EF, AB transponiert, wobei die Hohlteilleiter entsprechend Fig. 11 im Vergleich zur 360°-Stellune eine um die vertikale Stabsymmetrieachse gespiegelte Lage einnehmen, während die Hohl- und Massivteilleiter der mittleren Hauptebene CD nach Verlassen dieser Ebene abwechselnd in die beiden äußeren Hauptebenen AB, EF transponiert sind und nach Durchlaufen der jeweiligen äußeren Hauptebene wieder in die mittlere Hauptebene CD zurückgeführt sind, wobei sie (vgl. Fig. 11) die gleiche -Lage wie in der 360° -Stellung einnehmen.
Das Ausfahrungsbeispiel nach den Fig. 18 bis 26 betrifft einen Stab, welcher prinzipiell so wie derjenige des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 9 bis 17 aufgebaut ist, jedoch mit dem Unterschied, daß innerhalb der kleinsten im Stabquerschnitt sich.
regelmäßig wiederholenden -Einheit E" (vgl. Fig. 18) pro Hohlteilleiter H 4 Massivteilleiter M vorgesehen sind, z. B. besteht eine solche Einheit E" aus dem Hohlteilleiter abl und den Massivteilleitern al, a2 und bl, b2. Die Bezeichnungsweise ist sinngemäß zu der des Ausführungsbeispiels nach den Fig-. 9 bis 1 Je Hauptebene AB bzw. CD bzw. EF sind 5 Hohlteilleiter und 20 Massivteilleiter vorgesehen, dementsprechend befinden sich-innerhalb jeder Unterebene I bis VI .jeweils 10 Massivteilleiter.
Letztere sind mit al bis a10, bl bis bIO, cl biQ c10, dl bis d10, el bis e10 und f;i bis f10 bezeichnet. Die Hohlteilleiter in den jeweiligen tIauptebenen sind mit ab1 bis ab5, cdl bis cd5 und efl bis ef5 bezeichnet.
Die Reihenfolge der Verdrillungsschritte ist in Fig. 18 wiederum durch die in Kreise gesetzten Ziffern 1 bis 30 angedeutet. Hinsichtlich der Hohlteilleiter erfolgt die Verdrillung bei diesem Ausführungsbeispiel genauso wie beim Ausführungebeispiel nach den Fig. 9 bis 17; hinsichtlich der Massivteilleiter-Verdrillung ist jedoch eine Abwandlung insofern vorgenommen, als die Massivteilleiter an der Staboberseite zwar genauso verdrillt werden wie in Fig. 9 dargestellt (vgl. die Pfeile 1 o bis 3 o, 1 o' bis 3 o'), daß die Massivteilleiter an der Stabunterseite jedoch nicht konzentrisch verdrillt werden, sondern die Massivteilleiterpaare der jeweiligen Hauptebene unter paralleler Teilleiter-Führung jeweils abgekröpft werden, wie es die Pfeile 1 v, 2 v und 1 v', 2 v' andeuten. Der Verlauf der Pfeile 3 u und 3 u' ist an der Stabunterseite genauso wie in Fig. 9, weshalb die gleiche Bezeichnung gewählt ist. Der Verlauf der Massivteilleiter längs der gesamten Verdrillungsstrecke bei einer 360°-Verdrillung ist in Fig. 18 durch die Linie V3 angedeutet, und zwar beispielsweise für den Massivteilleiter al,der somit die gleichen Hauptebenen wie in Fig. 9 durchläuft, nicht jedoch die gleicht Unterebenen, und zwar gelangt er über den Kröpfstellenweg 1 o mittels konzentrischer Kröpfung in die Unterebene IV, nach Durchlaufen dieser Unterebene über die parallele Kröpfung 2 v in die Unterebene VI, hieran anschließend über die konzentrische Kröpfung 1 o' in die Unterebene III und schließlich nach Durchlaufen der zuletzt genannten Unterebene über die Parallelkröpfung 2 v in seine ursprüngliche Unterebene und bis zu seinem ursprünglichen Platz an der Staboberseite. Anfang und Ende dieses Umlaufs sind durch die verstärkt gezeichnete Pfeilspitze angedeutet. Sinngemäß hierzu erfolgt der Umlauf der übrigen Massivteilleiter. Hieraus ergibt sich, daß nach einem 180°-Umlauf iShtittebene G2-G2 aus Fig. 19 und Fig. 21) alle Teilleiter, d.h. nur die Hohlteilleiter sondern auch die Massivteilleiter eine Lag einnehmen, welche durch Spiegelung der Teilleiterkonfiguration gem. Fig. 18 um eine vertikale Symmetrieachse des Stabes entstanden gedacht werden kann.
Der Vorteil einer solchen Verdrillung besteht darin, daß weniger (radiale konzentrische Kröpfstellen erforderlich sind, d. h. die Anzahl der Massivteilleiter-Kreuzstellen um 50 % reduziert wird,und daß hinsichtlich der radialen Streufelder ein praktisch vollkommener Ausgleich erzielbar ist. Charakteristisch für diese Verdrillung ist, daß die in Richtung der Nutbreite gesehen benachbarten Massivteilleiter der jeweiligen Hauptebenen, z. B. al, bl, dann,wenn ihr erster Platzwechsel 1 o, 2 o zur benachbarten Hauptebene CD konzentrisch, d. h. unter Seitenvertauschung, durchgeführt ist, bei ihrem darauffolgenden Platzwechsel 1 v', 2 v' zur nächsten flauptebene EF parallel zueinander, d. h. ohne- Seitenvertauschung abgekröpft werden, beim darauffolgenden Platzwechsel 1 o', 2 o' wieder konzentrisch u.s.f. Diese Bedingung ist auch dann erfüllbar, wenn die konzentrischen Kröpfstellen an der Stabunterseite und die Kröpfstellen mit parallelem Platzwechsel der Massivteilleiter an der Staboberseite angeordnet sind (nicht dargestellt).
Eine weitere Möglichkeit, das geschilderte Verdrillungsprinzip auszuführen, besteht darin, daß sowohl an der Staboberseite als auch an der Stabunterseite jeweils Kröfstellen der Massivteilleiter mit konzentrischem Platzwechsel und solche mit parallelem Platzwechsel in Stablängsrichtung aufeinanderfolgen. Das würde bedeuten, daß die konzentrischen Kröpfstellen des Massivteilleiterpaares al, b1 z. B. so wie dar6entellt an der Staboberseite und seine Kröpfstellen mit parfieler Leiterfahrung an der -Ståbunterseite angeordnet sind, daß jedoch bei dem im Zuge der'Verdrillung darauffolgenden Massivteilleiterpaar a2, b2 die Kröpfstellen mit konzentrischer Verdrillung an der Stabunterseite und die Kröpfstellen paralleler Leiterführung an der Staboberseite angeordnet sind, daß für das im Zuge der Verdrillung darauffolgende Massivteilleiterpaar a3, b3 die Kröpfstellenreihenfolge wieder so wie beim Massivteilleiterpaar al, b1 gewählt-ist u.s.f. Die zuletzt (nicht dargestellte) Verdrillungsvariante hat den Vorteil, daß die Kröpfstellen der Massivteilleiter sowohl an der Stabunterseite als auch an der Staboberseite etwas auseinandergezogen werden können.
Fig. 19 zeigt wiederum die Höhenlage der diskreten Teilleiter al, bl (gestrichelte Linie) und der Teilleiter e10, f70 (strichpunktierte Linie) in Abhängigkeit von einer über die Stablänge wandernden Koordinate länge des 3600-Umlaufs. Zur Verdeutlichung der Verdrillung sind in Fig. 20 und 22 die Querschnitte längs der Schnittebenen F2-F2 und H2-H2 dargestellt. Gem. Fig. 23 (Schnittebene I2-I2) haben die Teilleiter die ursprüngliche Konfiguration am Nuteingang wieder erreicht; zur Vereinfachung sind weshalb hier nur die Hohlteilleiter bezeichnet.
Fig. 24 zeigt entsprechend der Fig. 15 und Fig. 25 entsprechend der Fig. 16 einen Ausschnitt der Ansicht auf die Staboberseite in zwei verschiedenen AusrUhrungen der Kröpfstellenanordnung.
Gem. Fig. 24 benötigt der Hohlteilleiter wiederum zwei Periodenlängen L* für seinen Platzwechsel von einer Hauptebene zur benachbarten Hauptebene, während er bei der Verdrillung nach Fig. 25 lediglich eine Periodenlänge L* benötigt. Unter Zugrundelegung der weiter oben angegebenen Formel für die Höhendifferenz #h Längs der Periodenlänge L* ergibt sich - da innerhalb der kleinsten in der jeweiligen Hauptebene regelmäßig sich wiederholenden Einheit E2' pro Hohlteilleiter nunmehr vier Massivteilleiter vorgesehen sind - für die Höhendifferenz #h der Wert 1 1/3 . hM und für die Höhendifferenz 8 h1 = #h2 der Wert 2/3 . hM. In Fig.
25 sind so wie in Fig. 16 neben die jeweiligen Längenabschnitte die Werte für die Summe der normierten Höhendifferenz t # h*eingetragen. Beginnend am Nuteintritt hat innerhalb der mittleren Hauptebene CD die Höhendifferenz nach drei Periodenlängen L* einem Wert von Summe hx = 4,0; da jedoch auch die Massivteilleiter al, bl, der Hohlteilleiter efl und die'Massivteilleiter a2, b2 in die mittlere Hauptebene transponiert sind, d. h. insgesamt vier Massivteilleiterhöhen, so ist eine glatte Staboberfläche nach drei Periodenlängen erzielt, und die folgenden drei Periodenlängen können sich wiederum unter Erzielung~einer glatten Staboberfläche anschließen u.s.f. Hieraus ergibt sich, daß ein Höhenausgleich jeweils nach t = 3 m Verdrillungsschritten erzielt wird, wobei m = 1,2,3.... Die Ansicht auf die Stabunterleite ist für das Ausführungsbeispiel gem. Fig. 18 nicht gesondert dargestellt; sie ergibt sich dadurch, daß die konzentrieche Dopelkröpfstellen der Leiter al, b1: a2, b2; el, fl SW. ls Krpfstellen mit paraller Leiterführung dargestellt werden.
Die 5400-Verdrillung des Nutbereiches in Abwandlung des AusfUhrungsbeispiels nach den Fig. 18 bis 25 geht aus Fig. 26 hervor, wobei für die Schnitte längs der Linien E3-E3, F3-F3, G3-G3,.
13-13 und K3-K3 die Querschnittsdarstellungen nach den Fig. 18, sowie 20 bis 23 mitbenutzt sind, was aus den Beschriftungen der jeweiligen Fig. hervorgeht. In der Schnittebene G3-G3 haben alle eilleiter einen 180 0-Umlauf ausgeführt, in der Schnittebene I3-I3 einen 360° -Umlauf und in der Schnittebene K3-K3 einen 5400-Umlauf. Sinngemäß zu Fig. 19 sind in Fig 23 wiederum die relativen Höhenlagen der diekreten Teilleiter al, bl sowie e10, f10 längs des Nutbereiches durch gestrichelte bzw. strichpunktier te Linien verdeutlicht.
In allen Ausführungsbeispielen sind die Massivteilleiter M aus Kupfer gefertigt. Die Hohlteilleiter H können grundsätzlich ebenfalls aus Kupfer gefertigt sein. Ergibt jedoch eine Ermittlung der Gesamtverluste, daß aufgrund der vergrößerten Höhe der Hohlteilleiter im Vergleich zu den Massivteilleitern für die Hohlteilleiter ein Material mit geringerer Leitfähigkeit als Kupfer empfehlenswert ist, so sind letztere dementsprechend aus einer Legierung zu fertigen, welche den gewünschten Leitfähigkeitswert aufweist, z. B. aus Tombak, d. i. eine Kupfer-Zinn-Legierung mit 95 % Kupfer, oder aus Aluminium oder aus rostfreiem Stahl. Das letztgenannte Material (rostfreier Stahl) ist aus mechanischen Gründen besonders vorteilhaft, weil es einerseits dem Stabgerüst eine gute Festigkeit verleiht, andererseits durch die mit hoher Geschwindigkeit strömende Flüssigkeit nicht erodiert werden kann.
Bei der Herstellung der Kröpfungen der Hohlteilleiter H ist es wichtig, daß keine unerwünschten Deformationen bzw. Verengungen der Kühlrohrwand an der Biegestelle auftreten, so z.B. Einsattelungen der Breitseiten. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn die Hohlteilleiter H vor dem Biegen mit einem leicht entfernbaren Füllmaterial ausgefüllt werden und nach zum wiegen der ohlteilleiter dieses Füllmaterial wieder aus dem £inneren der Hohlteilleiter herausgespült wird. Als geeignetes Füllmaterial kommt z. 13. Korundpulver, Comeronharz oder eine Wismutlegierung mit extrem niedrigem Schmelzpunkt, wie Cerobend, in Frage. Diese Fiil.lmaterialien lassen sich unschwer aus den Kühl rohren der Hohltilieiter wieder entfernen, und zwar läßt sich das Harz mit Trichloräthylen ausspülen, das Korundpulver mit Preßluft ausblasen, und Cerobend ist mit heißem Wasser oder Dampf aus den Kühlrohren herausspülbar, wobei in allen Fällen keine Rückstände zurückbleiben. Während des Biegens bewirkt das Füllmaterial, daß die Rohre der Hohlteilleiter sich praktisch wie massive Stäbe biegen lassen.
In sinngemäß er Weise läßt sich die für die Höhendifferenz r:h: Ä h1 ' \h2' der Teilleiter bei Stäben mit 3 Hauptebenen und 6 Unterebenen angegebene Bemessungsregel auch dann anwenden, wenn es sich um einen Zwei- oder Dreiebenenstab handelt, bei dem die an der Stromleitung beteiligten Kühlrohre von rechteckigem Außenquerschnitt, d. h.- die Hohlteilleiter H' gemäß den Fig. 27 und 28, die gleiche Breite wie die Massivteilleiter M' aufweisen.
In diesem Falle ist zur Erzielung einer größeren Kröpfstellendichte bei Staboberfläche in regelmäßig über den Verdrillungsbereich verteilten Abständen und Abschnitten die Höhendifferenz ,' h' längs der kleinsten Periodenlänge L*1, definiert durch den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Massivteilleiter-Kröpfstellen bei einem Zweiebenenstab in jeder Ebene oder bei einem Dreiebenenstab in der mittleren Ebene und die Höhendifferenz h11 = h2 in der jeweiligen äußeren Ebene eines Dreiebenenstabes längs des genannten Abstandes L*,: gewählt.
In Fig. 27 ist ein solcher Ständerwicklungsetab im Ausschnitt und im Querschnitt dargestellt, bei dem die kleinste, sich im Stabquerschnitt regelmäßig wiederholende Einheit E' einen Hohlteilleiter H' und vier Massivteilleiter M' aufweist, wobei die Höhe der Maesivteilleiter M' halb eo groß ist wie die des Hohlteilleiters H'. In diesem Falle ergibt sich für die normierte Höhendifferenz der beiden äußeren Ebenen der Wert # h*11 = # h*2 = 0,6 und für die normierte Höhendifferenz der mittleren Ebene der Wert # h*' = 1,2. In Fig. 28 ist ein Ständerwicklungsetab im Querschnitt und im Ausschnitt dargestellt mit 3 Hauptebenen,- bei dem die kleinste, sich im Stabquerschnitt regelmäßig wiederholende Einheit E einen Hohlteilleiter H' und zwei Massivteilleiter M' aufweist, wobei die Höhe der Massivteilleiter M' jeweils wiederum die Hälfte derjenigen des Hohlteilleiters H' beträgt. In diesem Falle ergibt die vorerwähnte Formel für die Höhendifferenz der beiden äußeren Ebenen h h*1, = = h*21 = = 2/3 und für die Höhendifferenz der mittleren Ebene # h*' = 1 1/3.
Bei sehr großer Breite der Hohlteilleiter H bzw. Kühlrohre kann eine Ausführungsform gem. Fig. 29 zweckmäßig sein, bei welcher die Hohlteilleiter in ihrem Inneren eisen Versteifungssteg st aufweisen, welcher die Grundfläche H1 die Deckfläche H2 des Hohlteilleiters H im Abstand zueinander hält und sich ebenso wie die äußeren Begrenzungswände des Hohlteilleiters über dessen gesamte länge erstreckt. Vorteilhafterweise ist dieser Versteifungssteg st etwa - so wie dargestellt - mittig innerhalb des Hohlteilleiters angeordnet und unterteilt letzteren in zwei Längskammern kl, k2. Ein solcher Versteifungssteg st läßt eich bei der Fertigung des Hohlteilleiters, d. h. beim Strangsiehen oder dergleichen, in einen Arbeitsgang zusammen mit den Außenwänden leicht einformen.
Erwähnt sei noch, daß durch die 540°-Verdrillung bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 9 bis 26 lediglich eine Teilleiter-Spiegelung um eine vertikale Stabsymmetrieachae erzielbar ist und nicht sa-wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis zusätzlich um eine horizontale Stabsymmetrieachse (@rehung).
hinsichtlich der stirnkopfstreufelder Somit würde sichypro Stab an sich nur ein Ausgleich der durch 4. (radiale) radiale ztirnstreufeldkomponenten hervorgerufenen Spannungen erreben. Durch Reihenschaltung von zwei praktisch im gleichen Umfangsbereich angeordneten Stabwindungen unter Einzeldurchschaltung der jeweiligen Teilleiter läßt sich jedoch auch hier ein Ausgleich der durch tangentiale Wickelkopffeldkomponenten erzeugten Spannungen erzielen, wenn die Teilleiter des jeweiligen Ober-oder Unterstabes, die in der einen Stabwindung oberhalb der horizontalen Symmetrieachse liegen, in der in Reihe dazu geschalteten ,tabwindung unterhalb der genannten Symmetrieachse, und zwar in einer an der Symmetrieachse gespiegelten Lage, angeordnet sind.
Figuren Patentanspruche

Claims

Paten tan sprüche qS Elektrische Maschine, insb. Turbogenerator, mit direkt gekühlten Ständerwicklungsstäben, vorzugsweise für Flüssigkeitekühlung, bei denen zwischen jeweils einer bestimmten Anzahl von massiven, flachen eilleitern(Maesivteilleitern) in Richtung der Nuthöhe gesehen an der Stromleitung beteiligte Kühlrohre von rechteckigem Außenquerschnitt (Hohlteilleiter) eingelegt sind, welche im Nutbereich mit den Massivteilleitern nach dem Roebelprinzip verdrillt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlteilleiter doppelt so breit wie die Massivteilleiter und jeweils zwei einander benachbarten Massivteilleiter Ebenen gemeinsam sind, daß der Stab mindestens 4 Massivteilleiterebenen (Unterebenen) und demgemäß mindestens 2 Hohlteilleiterebenen (Hauptebenen) aufweist und daß die Hohlteilleiter durch Herüberkröpfen zwischen den beiden Hauptebenen verdrillt sind, dagegen die Massivteilleiter durch Herüberkröpfen zwischen den - zwei benachbarten Hauptebenen angehörenden -Unterebenen derart verdrillt sind, daß jeweils zwei äußere und zwei innere Unterebenen in gesonderte Umläufe einbezogen sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sänderwicklungsstäbe jeweils 4 Unterebenen und 2 Hauptebenen aufweisen.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklungsstäbe jeweils 6 Unterebenen und 3 Hauptebenen aufweisen.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Hohlteilleiter ein-Vielfaches-derjenigen der Massivteilleiter ist.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Hohlteilleiter ein ganzzahliges Vielfaches n der Massivteilleiter ist (n = 2,3....).
6. Maschine nach Anspruch 4 ode 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Kröpfstelle der jeweiligen Hohlteilleiter einerseits und der im Zuge der Verdrillung darauffolgen den oder vorangehenden Kröpfstelle der jeweiligen Massivteilleiter andererseits entsprechend der größeren Höhe der Hohlteilleiter im Vergleich zum Abstand aufeinanderfolgender Massivteilleiter-Kröpfstellen vergrößert ist.
7. Maschine mit Stäben, welche drei Haupt- und sechs Unterebenen aufweisen nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der kleinsten sich regelmäßig über die jeweilige Hauptebene wiederholenden Einheit aus einem Hohl- und mehreren Massivteilleitern eM Massivteilleiter vorgesehen sind, wobei eM/2 eine gerade Zahl ist, daß demgemäß die Summe der innerhalb jeder Unterebene und innerhalb der genannten kleinsten Einheit - in Nuthöhe gesehen - aufeinander folgenden Teilleiter eine ungerade Zahl ist und daß am Beginn der Verdrillungsstrecke (am Nuteingang) die drei Hauptebenen um eine oder mehrere Massivteilleiterhöhen derart gegeneinander verschoben bzw. mit ihren Hohlteilleitern gegeneinander abgetreppt sind, daß längs der Verdrillungsetrecke des gesamten Stabes die genannte kleinste Einheit in allen drei Hauptebenen regelmäßig wiederkehrt und es zu keiner Masivteilleiteranhäufung zwischein den Hohlteilleitern kommt.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Unterebene die Summe aus den Massivteilleitern und den Hohlteilleitern eine ungerade Zahl ist und daß über den Verdrillungsumlauf von 3600 die Massiv- und Hohlteilleiter der beiden äußeren Hauptebenen jeweils nach dem abwechselnden Verlaasen ihrer Hauptebene zunächst die mittlere Hauptebene durch laufen, anschließend die andere äußere Hauptebene, wiederum die mittlere Hauptebene und schließlich danach zu ihrer Hauptebene zurückkehren und daß die Massiv- und Hohlteilleiter der mittleren Hauptebene nach Verlassen ihrer Hauptebene abwechselnd.in die beiden äußeren Hauptebenen transponiert sind, nach Durchlaufen der jeweiligen äußeren Hauptebene gemeinsam wiederum die mittlere Hauptebene durchlaufen, hierauf in diejenige äußere Hauptebene transponiert sind, welche sie noch nicht durchlaufen haben und schließlich sur mittleren Hauptebene zurückkehren, wobei die Hohl- und Massivteilleiter die mittlere Hauptebene .it einer Steigung durchlaufen, welche doppelt so groß ist, wie die Steigung der beiden äußeren Haupt ebenen.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 4 und 5 sowie 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß - zur Erzielung einer größeren Kröpfstellendichte bei glatter Staboberfläche in regelmäßig über den Verdrillungsbereich verteilten Abständen und Abschnitten -die Höhendifferenz # Ah längs der kleinsten Periodenlänge L*, jeweils gemessen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nassivteilleiter-Doppelkröpfstellen, bei eine Vierebenen-Stab in jeder Hauptebene oder bei eine Sechsebenen-Stab in der mittleren Hauptebene he #h eH + 1 eN #h2 #h2 und die Höhendifferenz # h1Yin der jeweiligen äußeren Hauptebene eines Sechsebenen-Stabes länge der genannten kleinsten Periodenlänge L* gewählt ist, worin he die Höhe eH die HohlteiViteransahl und eM die Massivteilleiteranzahl der kleinsten im Stabquerscbnitt sich über die jeweilige Hauptebene regelmäßig wS .erholenden Einheit aus Hohl- und Mseivteilleitern ist und hM die Höhe eines der untereinander gleich hohen und gleich breiten Massivteilleiter ist.
10. Maschine nach Anspruch 2 oder 3 sowie 5, dadurch gekennzeich net, daß die Hohlteilleiter doppelt so hoch wie die Massivteilleiter sind und innerhalb der kleinsten sich im Stab querschnitt über die jeweilige Hauptebene regelmäßig wieder holenden Einheit pro Hohlteilleiter vier Massivteilleiter vorgesehen sind.
11. Maschine nach Anspruch 2 oder 3 sowie 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlteilleiter doppelt so hoch wie die Massivteilleiter sind und innerhalb der kleinsten' sich im Stabquerschnitt über die jeweilige Hauptebene regelmäßig wiederölenden Einheit pro Hohlteilleiter acht Massivteilleiter vorgesehen sind.
12. Maschine nach einen der Ansprüche 1 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl- und Massivteilleiter im Nutbereich durch eine zusätzliche Drehung um 1800 , wie an sich bekannt, insg. um 3600 + 1800 = 5400 so verdrillt sind, daß sie am Nuteintritt und Nutaustritt in bezug auf die Verdrillungsachse jeweils die entgegengesetzte Lage einnehmen, wobei die Hohl- und Massivteilleiter um 1800 über das erste Viertel, um 1800 dber das zweite und dritte Viertel und um 1800 über das vierte Viertel der Rutenlänge verdrillt sind.
13. Maschine mit Stäben, welche 3 Haupt- und 6 Unterebenen aufweisen, nach Anspruch 12 sowie 7, dadurch gekennzeichnet,dsß die Hohl- und Nassivteilleiter im Anschluß an ihren 3600.

Umlauf den zusätzlichen 180°-Umlauf entsprechend ihrem ersten 1800-Umlauf ausführen, d. h. die Hohl- und Massivteilleiter der beiden äußeren Hauptebenen nach Verlassen ihrer jeweiligen Hauptebene zunächst dre mitIere Hauptebene durch laufen und hierauf in die jeweils andere Hauptebene transponiert sind, wobei die (im Vergleich zur 350°-Steliung eine um die vertikale Sta'b-Sym'metrieachse gespiegelte Lage einnehmen, während die Hohl- und MaSsivteilleiter der mittleren Hauptebene nach Verlassen dieser Ebene abwechselnd in die beiden äußeren Hauptebenen transponiert sind und nach Durchlaufen der jeweiligen äußeren Hauptebene in die mittlere-Hauptebene zurückgeführt sind, wobei die Hohlteilleiter die gleiche Lage wie in der 3600-Stellung einnehmen.
14. Maschine nach Anspruch 4 oder 5 mit Massivteilleltern aus Kupfer, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlteilleiter, win an sich bekannt, aus einem Material mit geringerer Leitfähigkeit als Kupfer gefertigt sind.
15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlteilleiter aus nicht rostendem Stahl gefertigt sind.
16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlteilleiter in ihrem Inneren einen oder mehrere Versteifungsstege aufweisen, welche die Grund- und Deckfläche der Hohlteilleiter im Abstand zueinander halten.
17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versteifungssteg etwa mittig innerhalb des Hohlteiileiter:-angeordnet ist und letzteren in zwei Längskammern aufte ~if wobei der Versteifungssteg beim Strangziehen des Hohltei leiters in einem Arbeitsgang mit einformbar ist.
18. Verfahren zum Abbiegen bzw. Abkröpfen der Hohlteilleiter (Kühlrohre), ohne daß unerwünschte Deformationen bzw. Verngungen der Kühlrohrwand an der Biegestelle auftreten, für ein Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlteilleiter vor dem Biegen mit einem leicht entfernbaren Füllmateriai ausgefüllt werden-und daß na-ch dem Biegen das Füllmaterial wieder aus dem Inneren der Hohlteilleiter herausgespült oder -gejblasen wird, wobei dieses Füllmaterial z.B. aus Korundpulver, Comeronharz oder einer Wismutlegierung mit extrem niedrigem Schmelzpunkt, wre C-erro--bend, besteht.
19. Anwendung der Bemessungsregel nach Anspruch 9 auf Ständerwicklungsstäbe mit zwei oder drei Ebenen, bei denen die an der Stromleitung beteiligten Kühlrohre von rechteckigem Außen querschnitt (Hohlteilleiter) die gleiche Breite wie die Massivteilleiter aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß - zur Eraielung einer größeren Kröpfstellendichte bei glatter Staboberfläche in regelmäßig über den Verdrillungsbereich verteilten Abständen und Abschnitten - die Höhendifferenz A h' der mittleren Ebene länge des mittleren Abstandes L*1,jeweils gemessen zwischen zwei aufeinanderfolgenden lVlassivteilleiter-Kröpfstellen oder zwischen einer Massivteilleiter- und einer benachbarten Hohlteilleiter-Kröpfstelle, und die Höhendifferenz d ht1 der beiden äußeren Ebenen oder - im Falle eines Zweiebenenstabes - die Höhendifferenz d h22 innerhalb der jeweiligen Ebene längs des genannten Abstandes L*j gewählt ist.
20. Maschine nach Anspruch 8, dadurch geVennzeichnet, daß die in Richtung der Nutbreite gesehen benachbarten Massivteilleiter der jeweiligen Hauptebenen dann, wenn ihr erster Platz wechsel zur benachbarten auptebene konzentrisch, d. h. unter Seitenvertauschung, durchgeführt ist, bei ihrem dgrauffolgenden Platzwechsel zur nächsten Hauptebene parallel zueinander, d. h. ohne Seitenvertauschung abgekröpft werden, beim darauffolgenden Platzwechsel wieder konzentrisch u.s.f.

und daß die genannten Massivteilleiter dann, wenn ihr erster Platzwechsel parallel zueinander durchgeführt ist, bei ihrem nächsten Platzwechsel konzentrisch abgekröpft werden, beim darauffolgenden Platzwechsel wieder parallel zueinander u.s.

f.
21. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Kröpfstellen der jeweiligen Liassivteilleiterpaare an der Staboberseite und die Kröpfstellen mit parallel ler Massivteilleiter-Führung an der Stabunterseite angeordnet sind.
22. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Kröpfstellen eines ersten Massivteilleiterpaares auf der Staboberseite und seine Kröpfstellen mit paralleler Teilleiterführung an der Stabunterseite angeordnet ind, <laß bei einem im Zuge der Verdrillung als nächstes abgekröpften zweiten Massivteilleiterpaar die konzentrischen KröDfstellen auf der Stabunterseite und seine Kröpfstellen mit paralleler Teilleiter-Führung auf der Staboberseite angeordnet sind, bei einem im Zuge der Verdrillung als,nächstets abgekröpften dritten Massivteilieiternaar die konzentrischen Kröpfstellen wieder auf der Staboberseite und die Kröpfstellen mit paralleler Teilleiterführung auf der Stabunterseite u.s.f.